JP2002256853A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
内燃機関の排気浄化装置Info
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- JP2002256853A JP2002256853A JP2001059005A JP2001059005A JP2002256853A JP 2002256853 A JP2002256853 A JP 2002256853A JP 2001059005 A JP2001059005 A JP 2001059005A JP 2001059005 A JP2001059005 A JP 2001059005A JP 2002256853 A JP2002256853 A JP 2002256853A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 内燃機関の排気通路に吸蔵還元型ＮＯX触媒
及びプラズマ発生装置を配置した排気浄化装置におい
て、プラズマ発生装置を効率よく作動させてエネルギー
消費を抑制しつつ、触媒に吸蔵されたＮＯX、ＳＯX等の
有害物質の放出・還元を迅速化することにより浄化率の
向上を図る。 【解決手段】 吸蔵還元型ＮＯX触媒２２に吸蔵された
有害物質を放出させる処理が実行されるときにプラズマ
発生装置２６を作動させる。また、吸蔵還元型ＮＯX触
媒２２の温度が所定の第一の温度以下であるとき又は該
第一の温度よりも高い所定の第二の温度以上であるとき
にも、プラズマ発生装置２６を作動させる。その他のと
きには、プラズマ発生装置２６の作動を停止する。
及びプラズマ発生装置を配置した排気浄化装置におい
て、プラズマ発生装置を効率よく作動させてエネルギー
消費を抑制しつつ、触媒に吸蔵されたＮＯX、ＳＯX等の
有害物質の放出・還元を迅速化することにより浄化率の
向上を図る。 【解決手段】 吸蔵還元型ＮＯX触媒２２に吸蔵された
有害物質を放出させる処理が実行されるときにプラズマ
発生装置２６を作動させる。また、吸蔵還元型ＮＯX触
媒２２の温度が所定の第一の温度以下であるとき又は該
第一の温度よりも高い所定の第二の温度以上であるとき
にも、プラズマ発生装置２６を作動させる。その他のと
きには、プラズマ発生装置２６の作動を停止する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気浄
化装置に関する。
化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料の経済性の観点から、ガソリン機関
において希薄燃焼（リーンバーン）機関が開発されると
ともに、ディーゼル機関の適用範囲が拡大されつつあ
る。ディーゼル機関や希薄燃焼ガソリン機関では、大き
な空気過剰率の下で燃料が燃焼せしめられるため、不完
全燃焼成分であるＨＣ（炭化水素）及びＣＯ（一酸化炭
素）の排出量が少ない反面、空気中の窒素と燃え残りの
酸素とが反応して生成されるＮＯX（窒素酸化物）の排
出量が多くなる。
において希薄燃焼（リーンバーン）機関が開発されると
ともに、ディーゼル機関の適用範囲が拡大されつつあ
る。ディーゼル機関や希薄燃焼ガソリン機関では、大き
な空気過剰率の下で燃料が燃焼せしめられるため、不完
全燃焼成分であるＨＣ（炭化水素）及びＣＯ（一酸化炭
素）の排出量が少ない反面、空気中の窒素と燃え残りの
酸素とが反応して生成されるＮＯX（窒素酸化物）の排
出量が多くなる。
【０００３】このように比較的多量に生成される有害な
ＮＯXの大気中への放出量を低減するために、機関排気
系に吸蔵還元型ＮＯX触媒を配置することが知られてい
る。吸蔵還元型ＮＯX触媒は、排気ガス中の酸素濃度が
高いときにＮＯXを硝酸塩の形態で吸収する一方、排気
ガス中の酸素濃度が低くなると吸収したＮＯXを放出す
るとともに、放出したＮＯXを排気ガス中のＨＣやＣＯ
等の還元成分によって還元浄化させるものである。この
ように、吸蔵還元型ＮＯX触媒を備えた内燃機関では、
酸素濃度が高い希薄燃焼の排気ガス中からＮＯXを良好
に吸収し、定期的なリッチ混合気燃焼運転（リッチスパ
イク運転）によって、排気ガス中の酸素濃度を低下させ
るとともに排気ガス中にＨＣやＣＯ等の還元成分を存在
させ、吸収したＮＯXを大気中に放出させることなく良
好に還元・浄化することができる。
ＮＯXの大気中への放出量を低減するために、機関排気
系に吸蔵還元型ＮＯX触媒を配置することが知られてい
る。吸蔵還元型ＮＯX触媒は、排気ガス中の酸素濃度が
高いときにＮＯXを硝酸塩の形態で吸収する一方、排気
ガス中の酸素濃度が低くなると吸収したＮＯXを放出す
るとともに、放出したＮＯXを排気ガス中のＨＣやＣＯ
等の還元成分によって還元浄化させるものである。この
ように、吸蔵還元型ＮＯX触媒を備えた内燃機関では、
酸素濃度が高い希薄燃焼の排気ガス中からＮＯXを良好
に吸収し、定期的なリッチ混合気燃焼運転（リッチスパ
イク運転）によって、排気ガス中の酸素濃度を低下させ
るとともに排気ガス中にＨＣやＣＯ等の還元成分を存在
させ、吸収したＮＯXを大気中に放出させることなく良
好に還元・浄化することができる。
【０００４】ところで、内燃機関の燃料には硫黄が含ま
れており、燃焼に際してＳＯXも生成される。ＳＯXは、
吸蔵還元型ＮＯX触媒へＮＯXと同様に酸化されて硫酸塩
の形態で吸収される。硫酸塩は、安定な物質であるため
に、通常のリッチ混合気燃焼運転を実施しても吸蔵還元
型ＮＯX触媒から放出され難く、ＳＯX吸蔵量が徐々に増
加してしまう。吸蔵還元型ＮＯX触媒中の硝酸塩又は硫
酸塩の吸蔵可能量は有限であるため、吸蔵還元型ＮＯX
触媒中の硫酸塩の吸蔵量が増加（以下、ＳＯX被毒と称
する）すれば、硝酸塩の吸蔵可能な量がその分だけ減少
することとなるので、吸蔵還元型ＮＯX触媒中の硫酸塩
の吸蔵量を減少（以下、ＳＯX被毒回復又は硫黄脱離再
生と称する）させなければ、遂には、全くＮＯXを吸収
することができなくなってしまう。
れており、燃焼に際してＳＯXも生成される。ＳＯXは、
吸蔵還元型ＮＯX触媒へＮＯXと同様に酸化されて硫酸塩
の形態で吸収される。硫酸塩は、安定な物質であるため
に、通常のリッチ混合気燃焼運転を実施しても吸蔵還元
型ＮＯX触媒から放出され難く、ＳＯX吸蔵量が徐々に増
加してしまう。吸蔵還元型ＮＯX触媒中の硝酸塩又は硫
酸塩の吸蔵可能量は有限であるため、吸蔵還元型ＮＯX
触媒中の硫酸塩の吸蔵量が増加（以下、ＳＯX被毒と称
する）すれば、硝酸塩の吸蔵可能な量がその分だけ減少
することとなるので、吸蔵還元型ＮＯX触媒中の硫酸塩
の吸蔵量を減少（以下、ＳＯX被毒回復又は硫黄脱離再
生と称する）させなければ、遂には、全くＮＯXを吸収
することができなくなってしまう。
【０００５】硫酸塩は、吸蔵還元型ＮＯX触媒が６００
°Ｃ程度の高温となり、かつ、周囲の酸素濃度が低下し
たときに、例えばＳＯ2に分解して気体として触媒から
放出させることができる。それにより、硫黄脱離再生
（ＳＯX被毒回復）のためには、例えば、吸蔵還元型Ｎ
ＯX触媒上でＨＣやＣＯを燃焼させて吸蔵還元型ＮＯX触
媒を昇温させることが必要である。これを実施するため
に、定期的にリッチ空燃比で運転することが行われてい
る。
°Ｃ程度の高温となり、かつ、周囲の酸素濃度が低下し
たときに、例えばＳＯ2に分解して気体として触媒から
放出させることができる。それにより、硫黄脱離再生
（ＳＯX被毒回復）のためには、例えば、吸蔵還元型Ｎ
ＯX触媒上でＨＣやＣＯを燃焼させて吸蔵還元型ＮＯX触
媒を昇温させることが必要である。これを実施するため
に、定期的にリッチ空燃比で運転することが行われてい
る。
【０００６】硫黄脱離再生（ＳＯX被毒回復）は、Ｋ2Ｓ
Ｏ4をＳＯ2に還元して放出することを目的としている。
しかし、強度のリッチ空燃比で運転が行われているた
め、Ｈ 2などの還元成分が存在しており、一旦脱離した
ＳＯ2が更にＳ又はＨ2Ｓへと還元されることがある。そ
して、このＳ又はＨ2Ｓが触媒に再びＫ2ＳＯ4の形で吸
蔵されることとなり、触媒が毒されてしまう。かくし
て、次の脱離が抑制され、ＳＯ2として完全に硫黄分を
触媒から放出させるのに長時間を要している。そのた
め、通常の走行では容易にＳＯX被毒回復処理を実施す
ることができずにＮＯX浄化率が低下し、また、たとえ
ＳＯX被毒回復処理を実施することができたにしても燃
費の悪化を招いている。
Ｏ4をＳＯ2に還元して放出することを目的としている。
しかし、強度のリッチ空燃比で運転が行われているた
め、Ｈ 2などの還元成分が存在しており、一旦脱離した
ＳＯ2が更にＳ又はＨ2Ｓへと還元されることがある。そ
して、このＳ又はＨ2Ｓが触媒に再びＫ2ＳＯ4の形で吸
蔵されることとなり、触媒が毒されてしまう。かくし
て、次の脱離が抑制され、ＳＯ2として完全に硫黄分を
触媒から放出させるのに長時間を要している。そのた
め、通常の走行では容易にＳＯX被毒回復処理を実施す
ることができずにＮＯX浄化率が低下し、また、たとえ
ＳＯX被毒回復処理を実施することができたにしても燃
費の悪化を招いている。
【０００７】硫黄脱離再生（ＳＯX被毒回復）の処理時
間を短縮するために平均空燃比を弱リッチにしてリーン
／リッチを繰り返すことにより、Ｓ又はＨ2Ｓまでの還
元を抑制することが提案されている。しかし、やはり微
視的にみて被毒と再酸化による被毒回復とが繰り返され
ることによって再生時間がわずかに短縮されるに過ぎな
い。また、再被毒を抑制するために、ストイキに近い空
燃比の下で硫黄脱離を行おうとした場合には、還元力が
弱く、硫黄脱離はほとんど起こらない。
間を短縮するために平均空燃比を弱リッチにしてリーン
／リッチを繰り返すことにより、Ｓ又はＨ2Ｓまでの還
元を抑制することが提案されている。しかし、やはり微
視的にみて被毒と再酸化による被毒回復とが繰り返され
ることによって再生時間がわずかに短縮されるに過ぎな
い。また、再被毒を抑制するために、ストイキに近い空
燃比の下で硫黄脱離を行おうとした場合には、還元力が
弱く、硫黄脱離はほとんど起こらない。
【０００８】一方、吸蔵還元型ＮＯX触媒によるＮＯX浄
化率を向上させるためには、吸蔵されにくいＮＯを予め
ＮＯ2に酸化しておくことが有効である。そこで、特開
平１１−３２４６５２号公報は、吸蔵還元型ＮＯX触媒
の上流にプラズマ発生装置を配置し、ＮＯをＮＯ2に変
換させて吸蔵能力の向上を図った排気浄化装置を開示し
ている。しかし、この排気浄化装置では、常にプラズマ
発生装置を作動させてプラズマを生成しておくようにす
ると、エネルギーロスが大きいという問題が生ずる。
化率を向上させるためには、吸蔵されにくいＮＯを予め
ＮＯ2に酸化しておくことが有効である。そこで、特開
平１１−３２４６５２号公報は、吸蔵還元型ＮＯX触媒
の上流にプラズマ発生装置を配置し、ＮＯをＮＯ2に変
換させて吸蔵能力の向上を図った排気浄化装置を開示し
ている。しかし、この排気浄化装置では、常にプラズマ
発生装置を作動させてプラズマを生成しておくようにす
ると、エネルギーロスが大きいという問題が生ずる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した問
題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機
関の排気通路に吸蔵還元型ＮＯX触媒及びプラズマ発生
装置を配置した排気浄化装置において、プラズマ発生装
置を効率よく作動させてエネルギー消費を抑制しつつ、
触媒に吸蔵されたＮＯX、ＳＯX等の有害物質の放出・還
元を迅速化することにより浄化率の向上を図ることにあ
る。
題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機
関の排気通路に吸蔵還元型ＮＯX触媒及びプラズマ発生
装置を配置した排気浄化装置において、プラズマ発生装
置を効率よく作動させてエネルギー消費を抑制しつつ、
触媒に吸蔵されたＮＯX、ＳＯX等の有害物質の放出・還
元を迅速化することにより浄化率の向上を図ることにあ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第一の側面によれば、排気通路に吸蔵還元
型ＮＯX触媒が配置されるとともに該吸蔵還元型ＮＯX触
媒より上流側の排気通路に又は該吸蔵還元型ＮＯX触媒
と一体的にプラズマ発生装置が配置された内燃機関の排
気浄化装置において、前記吸蔵還元型ＮＯX触媒に吸蔵
された有害物質を放出させる処理が実行されるときに前
記プラズマ発生装置を作動させる制御手段が設けられて
いることを特徴とする、内燃機関の排気浄化装置が提供
される。
に、本発明の第一の側面によれば、排気通路に吸蔵還元
型ＮＯX触媒が配置されるとともに該吸蔵還元型ＮＯX触
媒より上流側の排気通路に又は該吸蔵還元型ＮＯX触媒
と一体的にプラズマ発生装置が配置された内燃機関の排
気浄化装置において、前記吸蔵還元型ＮＯX触媒に吸蔵
された有害物質を放出させる処理が実行されるときに前
記プラズマ発生装置を作動させる制御手段が設けられて
いることを特徴とする、内燃機関の排気浄化装置が提供
される。
【００１１】この排気浄化装置においては、吸蔵還元型
ＮＯX触媒に吸蔵された有害物質を放出させる処理の実
行時、すなわちＮＯXの還元・浄化のためのリッチスパ
イク運転時又はＳＯXの被毒回復のためのリッチ運転時
に、プラズマ発生装置が作動してプラズマが発生するた
め、有害物質の放出、還元反応が速やかに進むととも
に、全ての領域でプラズマ発生装置が作動しないため、
エネルギー消費が抑制される。
ＮＯX触媒に吸蔵された有害物質を放出させる処理の実
行時、すなわちＮＯXの還元・浄化のためのリッチスパ
イク運転時又はＳＯXの被毒回復のためのリッチ運転時
に、プラズマ発生装置が作動してプラズマが発生するた
め、有害物質の放出、還元反応が速やかに進むととも
に、全ての領域でプラズマ発生装置が作動しないため、
エネルギー消費が抑制される。
【００１２】また、本発明の第二の側面によれば、好ま
しくは、前記制御手段は、前記吸蔵還元型ＮＯX触媒の
温度が所定の第一の温度以下であるとき又は該第一の温
度よりも高い所定の第二の温度以上であるときにも、更
に前記プラズマ発生装置を作動させる。触媒温度が高い
とき又は低いときにはＮＯXの吸収率が低くなるが、こ
の排気浄化装置においては、このようなときにもプラズ
マ発生装置が作動してプラズマが発生するため、ＮＯX
浄化率の向上が図られる。
しくは、前記制御手段は、前記吸蔵還元型ＮＯX触媒の
温度が所定の第一の温度以下であるとき又は該第一の温
度よりも高い所定の第二の温度以上であるときにも、更
に前記プラズマ発生装置を作動させる。触媒温度が高い
とき又は低いときにはＮＯXの吸収率が低くなるが、こ
の排気浄化装置においては、このようなときにもプラズ
マ発生装置が作動してプラズマが発生するため、ＮＯX
浄化率の向上が図られる。
【００１３】また、本発明の第三の側面によれば、好ま
しくは、前記吸蔵還元型ＮＯX触媒の前段に酸化触媒が
配置され、前記プラズマ発生装置が前記酸化触媒と前記
吸蔵還元型ＮＯX触媒との間に配置される。この排気浄
化装置においては、プラズマ発生装置の前段に酸化触媒
が配置されることで余分な還元剤が酸化触媒で消費さ
れ、プラズマの作用で生成されたＮＯ2や活性酸素など
の活性種が還元剤と反応する量が低減せしめられ、吸蔵
還元型ＮＯX触媒へ十分な活性種が送られることとな
る。
しくは、前記吸蔵還元型ＮＯX触媒の前段に酸化触媒が
配置され、前記プラズマ発生装置が前記酸化触媒と前記
吸蔵還元型ＮＯX触媒との間に配置される。この排気浄
化装置においては、プラズマ発生装置の前段に酸化触媒
が配置されることで余分な還元剤が酸化触媒で消費さ
れ、プラズマの作用で生成されたＮＯ2や活性酸素など
の活性種が還元剤と反応する量が低減せしめられ、吸蔵
還元型ＮＯX触媒へ十分な活性種が送られることとな
る。
【００１４】また、本発明の第四の側面によれば、前記
吸蔵還元型ＮＯX触媒が微粒子物質を捕集可能なフィル
タに担持される。
吸蔵還元型ＮＯX触媒が微粒子物質を捕集可能なフィル
タに担持される。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態について説明する。
の実施形態について説明する。
【００１６】図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機
関の排気浄化装置の全体構成を示す概略図である。符号
１０は、ディーゼル機関又は希薄燃焼ガソリン機関の本
体を示す。機関本体１０には、機関本体１０によって駆
動される発電機１２が接続されている。発電機１２によ
って発生せしめられた電気は、バッテリ１４に蓄えられ
る。
関の排気浄化装置の全体構成を示す概略図である。符号
１０は、ディーゼル機関又は希薄燃焼ガソリン機関の本
体を示す。機関本体１０には、機関本体１０によって駆
動される発電機１２が接続されている。発電機１２によ
って発生せしめられた電気は、バッテリ１４に蓄えられ
る。
【００１７】機関本体１０から延在する排気通路２０に
は、二つの触媒が配置されている。下流側の触媒は吸蔵
還元型ＮＯX触媒２２であり、上流側の触媒は酸化触媒
２４である。そして、酸化触媒２４と吸蔵還元型ＮＯX
触媒２２との間には、プラズマ発生装置２６が配置され
ている。なお、プラズマ発生装置２６は、吸蔵還元型Ｎ
ＯX触媒２２に一体的に搭載されてもよい。
は、二つの触媒が配置されている。下流側の触媒は吸蔵
還元型ＮＯX触媒２２であり、上流側の触媒は酸化触媒
２４である。そして、酸化触媒２４と吸蔵還元型ＮＯX
触媒２２との間には、プラズマ発生装置２６が配置され
ている。なお、プラズマ発生装置２６は、吸蔵還元型Ｎ
ＯX触媒２２に一体的に搭載されてもよい。
【００１８】そのプラズマ発生装置２６には、電力供給
装置２８から電力が供給される。電力供給装置２８は、
バッテリ１４から供給される直流電圧を交流電圧へ変換
するとともに、その周波数及び交流電圧値を調整してプ
ラズマ発生装置２６への投入電力を変化させる。
装置２８から電力が供給される。電力供給装置２８は、
バッテリ１４から供給される直流電圧を交流電圧へ変換
するとともに、その周波数及び交流電圧値を調整してプ
ラズマ発生装置２６への投入電力を変化させる。
【００１９】電子制御装置（ＥＣＵ）３０は、機関本体
１０及び電力供給装置２８を制御するものであり、バッ
テリ１４から電力の供給を受けて作動する。電子制御装
置３０は、機関本体１０の運転状態を検出するととも
に、酸化触媒２４より上流側に設けられた空燃比（Ａ／
Ｆ）センサ３２、プラズマ発生装置２６と吸蔵還元型Ｎ
ＯX触媒２２との間に設けられた排気温センサ３４等の
各種センサの出力信号を受け取る。また、電子制御装置
３０は、機関が搭載された車両に設けられた走行距離カ
ウンタ３６から走行距離を検出することができる。
１０及び電力供給装置２８を制御するものであり、バッ
テリ１４から電力の供給を受けて作動する。電子制御装
置３０は、機関本体１０の運転状態を検出するととも
に、酸化触媒２４より上流側に設けられた空燃比（Ａ／
Ｆ）センサ３２、プラズマ発生装置２６と吸蔵還元型Ｎ
ＯX触媒２２との間に設けられた排気温センサ３４等の
各種センサの出力信号を受け取る。また、電子制御装置
３０は、機関が搭載された車両に設けられた走行距離カ
ウンタ３６から走行距離を検出することができる。
【００２０】図２は、ＥＣＵ３０によって実行される排
気浄化処理の手順を示すフローチャートである。まず、
ステップ１０２では、Ａ／Ｆセンサ３２、排気温センサ
３４及び走行距離カウンタ３６の各出力からそれぞれ空
燃比、排気温度及び走行距離が検出されるとともに、機
関運転状態から吸蔵還元型ＮＯX触媒２２の触媒温度が
推定される。
気浄化処理の手順を示すフローチャートである。まず、
ステップ１０２では、Ａ／Ｆセンサ３２、排気温センサ
３４及び走行距離カウンタ３６の各出力からそれぞれ空
燃比、排気温度及び走行距離が検出されるとともに、機
関運転状態から吸蔵還元型ＮＯX触媒２２の触媒温度が
推定される。
【００２１】次いで、ステップ１０４では、前回のＳＯ
X被毒回復処理の実行時からの走行距離が所定値以上か
否かが判定される。その走行距離が所定値以上のときに
は、ステップ１０６に進み、ＳＯX被毒回復処理が実行
される一方、走行距離が所定値未満のときには、ステッ
プ１０８に進む。なお、ＮＯX触媒２２のＮＯX吸蔵量の
低下により回復処理の実行時期を判定するようにしても
よい。
X被毒回復処理の実行時からの走行距離が所定値以上か
否かが判定される。その走行距離が所定値以上のときに
は、ステップ１０６に進み、ＳＯX被毒回復処理が実行
される一方、走行距離が所定値未満のときには、ステッ
プ１０８に進む。なお、ＮＯX触媒２２のＮＯX吸蔵量の
低下により回復処理の実行時期を判定するようにしても
よい。
【００２２】ステップ１０６では、排気温度と空燃比と
に応じて供給交流電圧の周波数及び電圧値を調整してプ
ラズマ発生装置２６を作動させつつ、ＳＯX被毒回復処
理が実行される。このＳＯX被毒回復処理では、空燃比
の中心がストイキ又は弱リッチとなるように制御され
る。そのため、排気ガス中のＨ2、ＣＯなどの還元成分
の量は、強度のリッチ空燃比の下で行われていた従来の
ＳＯX被毒回復処理と比較して、わずかなものとなる。
しかし、プラズマ発生装置２６の作動により、還元成分
は活性化され、その還元力は強くなっているため、わず
かな一定量の還元成分でも短時間に触媒から硫黄を脱離
させることができる。
に応じて供給交流電圧の周波数及び電圧値を調整してプ
ラズマ発生装置２６を作動させつつ、ＳＯX被毒回復処
理が実行される。このＳＯX被毒回復処理では、空燃比
の中心がストイキ又は弱リッチとなるように制御され
る。そのため、排気ガス中のＨ2、ＣＯなどの還元成分
の量は、強度のリッチ空燃比の下で行われていた従来の
ＳＯX被毒回復処理と比較して、わずかなものとなる。
しかし、プラズマ発生装置２６の作動により、還元成分
は活性化され、その還元力は強くなっているため、わず
かな一定量の還元成分でも短時間に触媒から硫黄を脱離
させることができる。
【００２３】そして、Ｈ2などの還元成分がわずかしか
生成されないため、硫酸塩の分解による主成分はＳＯ2
となり、触媒の再被毒が抑制される。すなわち、水素が
余剰に存在すると、 ＳＯ4 2-＋（ＨＣ＊ or Ｈ2 or ＣＯ）→ＳＯ2＋Ｃ
Ｏ2，Ｈ2Ｏ ＳＯ2＋２Ｈ2→Ｓ＋２Ｈ2Ｏ ＳＯ2＋３Ｈ2→Ｈ2Ｓ＋２Ｈ2Ｏ という反応により、Ｓ及びＨ2Ｓが生成されて、再被毒
が起こる。しかし、本実施形態では、ストイキ近傍の空
燃比での運転により生じた少量の還元ガスをプラズマで
活性化することによりＳＯX被毒回復処理を行っている
ため、硫酸塩を分解してＳＯ2として放出するのみで、
Ｓ又はＨ2Ｓへの更なる還元は生ぜず、再被毒は起こら
ない。ステップ１０６の実行後、本ルーチンは、終了す
る。
生成されないため、硫酸塩の分解による主成分はＳＯ2
となり、触媒の再被毒が抑制される。すなわち、水素が
余剰に存在すると、 ＳＯ4 2-＋（ＨＣ＊ or Ｈ2 or ＣＯ）→ＳＯ2＋Ｃ
Ｏ2，Ｈ2Ｏ ＳＯ2＋２Ｈ2→Ｓ＋２Ｈ2Ｏ ＳＯ2＋３Ｈ2→Ｈ2Ｓ＋２Ｈ2Ｏ という反応により、Ｓ及びＨ2Ｓが生成されて、再被毒
が起こる。しかし、本実施形態では、ストイキ近傍の空
燃比での運転により生じた少量の還元ガスをプラズマで
活性化することによりＳＯX被毒回復処理を行っている
ため、硫酸塩を分解してＳＯ2として放出するのみで、
Ｓ又はＨ2Ｓへの更なる還元は生ぜず、再被毒は起こら
ない。ステップ１０６の実行後、本ルーチンは、終了す
る。
【００２４】ステップ１０４でＳＯX被毒回復処理の実
行条件が成立しなかったときに実行されるステップ１０
８では、リッチスパイク運転の実行中であるか否かが判
定される。すなわち、本実施形態においては、別途実行
されている燃料噴射制御において定期的にＮＯXの還元
・浄化のためのリッチスパイク運転がなされているが、
かかるリッチスパイク運転中であるか否かが判定され
る。
行条件が成立しなかったときに実行されるステップ１０
８では、リッチスパイク運転の実行中であるか否かが判
定される。すなわち、本実施形態においては、別途実行
されている燃料噴射制御において定期的にＮＯXの還元
・浄化のためのリッチスパイク運転がなされているが、
かかるリッチスパイク運転中であるか否かが判定され
る。
【００２５】リッチスパイク運転中であれば、ステップ
１１０に進み、排気温度と空燃比とに応じて供給交流電
圧の周波数及び電圧値を調整しつつプラズマ発生装置２
６が作動せしめられる。かくして、排気ガス中の還元成
分（ＨＣ）が活性化され、吸蔵還元型ＮＯX触媒２２に
吸蔵されたＮＯXの還元が促進される。ステップ１１０
の実行後、本ルーチンは終了する。
１１０に進み、排気温度と空燃比とに応じて供給交流電
圧の周波数及び電圧値を調整しつつプラズマ発生装置２
６が作動せしめられる。かくして、排気ガス中の還元成
分（ＨＣ）が活性化され、吸蔵還元型ＮＯX触媒２２に
吸蔵されたＮＯXの還元が促進される。ステップ１１０
の実行後、本ルーチンは終了する。
【００２６】ステップ１０８でリッチスパイク運転中に
ないと判定されたときには、ステップ１１２に進み、吸
蔵還元型ＮＯX触媒２２の触媒温度ＴＣが所定の温度Ｔ1
未満か否かが判定される。ＴＣ＜Ｔ1が成立する触媒低
温領域にあっては、ステップ１１０に進み、プラズマ発
生装置２６が作動せしめられる。かくして、 ＮＯ＋（１／２）Ｏ2→ＮＯ2 なる酸化反応が促進され、ＮＯは、ＮＯX触媒２２に吸
蔵されやすいＮＯ2へと変換される。
ないと判定されたときには、ステップ１１２に進み、吸
蔵還元型ＮＯX触媒２２の触媒温度ＴＣが所定の温度Ｔ1
未満か否かが判定される。ＴＣ＜Ｔ1が成立する触媒低
温領域にあっては、ステップ１１０に進み、プラズマ発
生装置２６が作動せしめられる。かくして、 ＮＯ＋（１／２）Ｏ2→ＮＯ2 なる酸化反応が促進され、ＮＯは、ＮＯX触媒２２に吸
蔵されやすいＮＯ2へと変換される。
【００２７】ステップ１１２で低温領域にないと判定さ
れたときには、ステップ１１４に進み、吸蔵還元型ＮＯ
X触媒２２の触媒温度ＴＣが所定の温度Ｔ2（Ｔ1＜Ｔ2）
より大きいか否かが判定される。Ｔ2＜ＴＣが成立する
触媒高温領域にあっては、ステップ１１０に進み、プラ
ズマ発生装置２６が作動せしめられる。触媒高温領域で
は、ＮＯXの吸蔵がされにくくなるが、プラズマで生成
された活性酸素がＮＯXと反応することにより、ＮＯXの
ＮＯ2への酸化が促進されて触媒への吸蔵が進み、ＮＯX
浄化率が向上する。
れたときには、ステップ１１４に進み、吸蔵還元型ＮＯ
X触媒２２の触媒温度ＴＣが所定の温度Ｔ2（Ｔ1＜Ｔ2）
より大きいか否かが判定される。Ｔ2＜ＴＣが成立する
触媒高温領域にあっては、ステップ１１０に進み、プラ
ズマ発生装置２６が作動せしめられる。触媒高温領域で
は、ＮＯXの吸蔵がされにくくなるが、プラズマで生成
された活性酸素がＮＯXと反応することにより、ＮＯXの
ＮＯ2への酸化が促進されて触媒への吸蔵が進み、ＮＯX
浄化率が向上する。
【００２８】ステップ１０４、１０８、１１２及び１１
４の全てで条件が成立しなかったときには、ステップ１
１６に進み、プラズマ発生装置２６の作動が停止され
る。かくして、全ての領域でプラズマ発生装置が作動す
るわけではないため、エネルギー消費が抑制される結果
となる。
４の全てで条件が成立しなかったときには、ステップ１
１６に進み、プラズマ発生装置２６の作動が停止され
る。かくして、全ての領域でプラズマ発生装置が作動す
るわけではないため、エネルギー消費が抑制される結果
となる。
【００２９】なお、プラズマ発生装置２６を作動させる
べく、プラズマ発生装置２６へ供給する交流電圧の電圧
値及び周波数を排気温度と空燃比とに応じて調整するに
際し、吸蔵還元型ＮＯX触媒２２の暖機前と暖機後とで
制御マップを切り換えることが好ましい。図３及び図４
は、プラズマ発生装置への供給交流電圧の電圧値及び周
波数を排気温度及び空燃比（Ａ／Ｆ）に応じて定めたマ
ップを例示する図であって、図３は触媒暖機前、図４は
触媒暖機後にそれぞれ適用されるものである。これらの
マップによれば、触媒暖機後に比較して触媒暖機前で
は、周波数が大きくされているが、これは、触媒暖機前
には触媒が活性化されていないことに対応させたもので
ある。
べく、プラズマ発生装置２６へ供給する交流電圧の電圧
値及び周波数を排気温度と空燃比とに応じて調整するに
際し、吸蔵還元型ＮＯX触媒２２の暖機前と暖機後とで
制御マップを切り換えることが好ましい。図３及び図４
は、プラズマ発生装置への供給交流電圧の電圧値及び周
波数を排気温度及び空燃比（Ａ／Ｆ）に応じて定めたマ
ップを例示する図であって、図３は触媒暖機前、図４は
触媒暖機後にそれぞれ適用されるものである。これらの
マップによれば、触媒暖機後に比較して触媒暖機前で
は、周波数が大きくされているが、これは、触媒暖機前
には触媒が活性化されていないことに対応させたもので
ある。
【００３０】また、本実施形態においては、吸蔵還元型
ＮＯX触媒２２の前段に酸化触媒２４が配置され、プラ
ズマ発生装置２６が酸化触媒２４と吸蔵還元型ＮＯX触
媒２２との間に配置される構成となっている。したがっ
て、余分な還元剤が酸化触媒２４で消費され、プラズマ
の作用で生成されたＮＯ2や活性酸素などの活性種が還
元剤と反応する量が低減せしめられ、吸蔵還元型ＮＯX
触媒２２へ十分な活性種が送られることとなる。
ＮＯX触媒２２の前段に酸化触媒２４が配置され、プラ
ズマ発生装置２６が酸化触媒２４と吸蔵還元型ＮＯX触
媒２２との間に配置される構成となっている。したがっ
て、余分な還元剤が酸化触媒２４で消費され、プラズマ
の作用で生成されたＮＯ2や活性酸素などの活性種が還
元剤と反応する量が低減せしめられ、吸蔵還元型ＮＯX
触媒２２へ十分な活性種が送られることとなる。
【００３１】なお、吸蔵還元型ＮＯX触媒が微粒子物質
を捕集可能なフィルタに担持される構成を採用してもよ
い。すなわち、ディーゼル機関では、パティキュレート
（微粒子）の排出量が多くなるが、燃焼の改善のみでは
十分にパティキュレートを低減することができないた
め、後処理として排気系にパティキュレートをトラップ
（捕集）するフィルタが設けられる場合がある。かかる
場合には、吸蔵還元型ＮＯX触媒をそのパティキュレー
トフィルタに担持させることが可能である。
を捕集可能なフィルタに担持される構成を採用してもよ
い。すなわち、ディーゼル機関では、パティキュレート
（微粒子）の排出量が多くなるが、燃焼の改善のみでは
十分にパティキュレートを低減することができないた
め、後処理として排気系にパティキュレートをトラップ
（捕集）するフィルタが設けられる場合がある。かかる
場合には、吸蔵還元型ＮＯX触媒をそのパティキュレー
トフィルタに担持させることが可能である。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
プラズマ発生装置を効率よく作動させてエネルギー消費
を抑制しつつ、触媒に吸蔵されたＮＯX、ＳＯX等の有害
物質の放出・還元を迅速化することにより、排気ガスの
浄化率の向上が図られる。
プラズマ発生装置を効率よく作動させてエネルギー消費
を抑制しつつ、触媒に吸蔵されたＮＯX、ＳＯX等の有害
物質の放出・還元を迅速化することにより、排気ガスの
浄化率の向上が図られる。
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気浄化
装置の全体構成を示す概略図である。
装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】電子制御装置によって実行される排気浄化処理
の手順を示すフローチャートである。
の手順を示すフローチャートである。
【図３】プラズマ発生装置への供給交流電圧の電圧値及
び周波数を排気温度及び空燃比に応じて定めたマップで
あって触媒暖機前に適用されるものを例示する図であ
る。
び周波数を排気温度及び空燃比に応じて定めたマップで
あって触媒暖機前に適用されるものを例示する図であ
る。
【図４】プラズマ発生装置への供給交流電圧の電圧値及
び周波数を排気温度及び空燃比に応じて定めたマップで
あって触媒暖機後に適用されるものを例示する図であ
る。
び周波数を排気温度及び空燃比に応じて定めたマップで
あって触媒暖機後に適用されるものを例示する図であ
る。
１０…内燃機関本体 １２…発電機 １４…バッテリ ２０…排気通路 ２２…吸蔵還元型ＮＯX触媒 ２４…酸化触媒 ２６…プラズマ発生装置 ２８…電力供給装置 ３０…電子制御装置（ＥＣＵ） ３２…空燃比（Ａ／Ｆ）センサ ３４…排気温センサ ３６…走行距離カウンタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０１Ｎ 3/02 ３０１ Ｆ０１Ｎ 3/20 Ｅ 3/20 3/28 ３０１Ｅ 3/28 ３０１ Ｂ０１Ｄ 53/36 １０１Ａ (72)発明者 伊藤 和浩 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 浅沼 孝充 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 仲野 泰彰 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 吉田 耕平 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G090 AA03 EA02 3G091 AB02 AB06 AB13 AB14 BA11 BA14 DB10 EA17 EA18 EA34 EA38 FB12 HA10 HA36 4D019 AA01 BC05 BC07 4D048 AA06 AB02 BC01 CC32 CC36 CC41 CC47 CD05 CD08 DA01 DA02 DA03 DA06 DA13 DA20 EA03 EA04 4G075 AA03 AA37 BD14 CA47
Claims (4)
- 【請求項１】 排気通路に吸蔵還元型ＮＯX触媒が配置
されるとともに該吸蔵還元型ＮＯX触媒より上流側の排
気通路に又は該吸蔵還元型ＮＯX触媒と一体的にプラズ
マ発生装置が配置された内燃機関の排気浄化装置におい
て、前記吸蔵還元型ＮＯX触媒に吸蔵された有害物質を
放出させる処理が実行されるときに前記プラズマ発生装
置を作動させる制御手段が設けられていることを特徴と
する、内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項２】 前記制御手段は、前記吸蔵還元型ＮＯX
触媒の温度が所定の第一の温度以下であるとき又は該第
一の温度よりも高い所定の第二の温度以上であるときに
も、更に前記プラズマ発生装置を作動させる、請求項１
に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項３】 前記吸蔵還元型ＮＯX触媒の前段に酸化
触媒が配置され、前記プラズマ発生装置が前記酸化触媒
と前記吸蔵還元型ＮＯX触媒との間に配置される、請求
項１又は請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 【請求項４】 前記吸蔵還元型ＮＯX触媒が微粒子物質
を捕集可能なフィルタに担持されている、請求項１から
請求項３までのいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄
化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001059005A JP3642032B2 (ja) | 2001-03-02 | 2001-03-02 | 内燃機関の排気浄化装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001059005A JP3642032B2 (ja) | 2001-03-02 | 2001-03-02 | 内燃機関の排気浄化装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002256853A true JP2002256853A (ja) | 2002-09-11 |
| JP3642032B2 JP3642032B2 (ja) | 2005-04-27 |
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|---|---|---|---|
| JP2001059005A Expired - Fee Related JP3642032B2 (ja) | 2001-03-02 | 2001-03-02 | 内燃機関の排気浄化装置 |
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| WO2004109070A1 (ja) * | 2003-06-03 | 2004-12-16 | Hino Motors, Ltd. | 排気浄化装置 |
| WO2005005798A1 (ja) * | 2003-07-10 | 2005-01-20 | Ngk Insulators, Ltd. | プラズマ発生電極及びプラズマ反応器 |
| FR2877693A1 (fr) * | 2004-11-08 | 2006-05-12 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | SYSTEME DE TRAITEMENT DES NOx DE GAZ D'ECHAPPEMENT D'UN MOTEUR THERMIQUE DE VEHICULE AUTOMOBILE |
| JP2006125269A (ja) * | 2004-10-28 | 2006-05-18 | Hino Motors Ltd | 排気浄化装置 |
| JP2006161697A (ja) * | 2004-12-08 | 2006-06-22 | Hino Motors Ltd | 排気浄化装置 |
| JP2006291930A (ja) * | 2005-04-14 | 2006-10-26 | Toyota Motor Corp | 排ガス浄化方法及び排ガス浄化装置 |
| CN100408834C (zh) * | 2003-05-22 | 2008-08-06 | 日野自动车株式会社 | 排气净化装置 |
| DE102009014458A1 (de) | 2008-04-08 | 2009-11-05 | Mitsubishi Electric Corp. | Abgas-Reinigungsvorrichtung |
| JP2009264282A (ja) * | 2008-04-25 | 2009-11-12 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の排気ガス浄化装置 |
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| CN102166474A (zh) * | 2011-03-10 | 2011-08-31 | 江苏大学 | 低温等离子体协同两相催化装置及有害排放气体处理方法 |
-
2001
- 2001-03-02 JP JP2001059005A patent/JP3642032B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| CN102166474A (zh) * | 2011-03-10 | 2011-08-31 | 江苏大学 | 低温等离子体协同两相催化装置及有害排放气体处理方法 |
| CN102166474B (zh) * | 2011-03-10 | 2013-09-25 | 江苏大学 | 低温等离子体协同两相催化装置及有害排放气体处理方法 |
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